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继电器的常见故障与使用中的现象(1)

放大字体  缩小字体 发布日期:2010-07-02  来源:互联网  作者:manage  浏览次数:1125
核心提示:(1)继电器故障 继电器的主要功能为:「根据规定的输入条件开关或切换输出(接点)」。脱离该功能的状态即为故障。 根据继电器的构成要素大致可以把继电器的故障分为以下几类: 在这些故障中以下故障的发生比率较高: (1)接触不良 (2)线圈断线 (3)交流操作继电器
 
 
(1)继电器故障
继电器的主要功能为: 「根据规定的输入条件开关或切换输出(接点)」。脱离该功能的状态即为故障。
根据继电器的构成要素大致可以把继电器的故障分为以下几类:



在这些故障中以下故障的发生比率较高:
(1) 接触不良
(2) 线圈断线
(3) 交流操作继电器的差拍
 
但是从继电器的各个种类来看, 易发生以下故障:
· 信号用继电器
(1) 接触不良
在小功率电路上, 有时会发生接触电阻增加(数百毫欧) 的问题。
由于附着在接点表面的有机物产生影响, 为事先去除构成继电器的成型品中排出的燃气, 实施烤焙(在高真空条件下加热)。还开发了大幅度降低燃气的成型品, 正逐渐应用到各产品中。
(2) 线圈断线
信号用继电器对小型、高灵敏度的要求较高, 为此线圈的芯线越来越细。
一方面, 信号用继电器安装在印刷基板上, 虽然进行过清洗, 但是有时超声波能量集中到线圈芯线, 会造成断线。
特别是使用清洗器(采用单一的数万Hz频率的信号发射器)或在溶剂中使用水的情况下, 会产生强力驻波, 可能导致线圈芯线断线, 因此必须事先进行确认。
·一般继电器、功率继电器
(1) 接触不良
主要用途为: 在发生电弧放电领域中开关负载。但是在这种条件下存在硝酸反应造成的腐蚀问题, 因此多使用带机壳型或裸露型。
这种继电器易受尘埃或燃气等环境的影响。
在控制盘上必须注意不要使线屑、再加工时的切割粉末、涂料等侵入继电器内部。
(2) 差拍
交流操作继电器的电磁铁一般采用屏蔽线圈方式。这种方式的原理是, 通过屏蔽部和非屏蔽部各磁极的磁束产生吸引力, 并交互运行, 外观上形成平坦的吸引力。
形成外观上平坦的吸引力的范围比较狭窄, 如果磁极面上有异物侵入, 或者反复动作引起磁极面消耗, 就容易受到影响。
在这种方式下, 不可能从技术上100%地解决这些问题。设置在家庭、住宅街区等地方的设备、设备中内置的继电器, 可能会发生差拍问题。在这种情况下, 必须采取措施, 例如更换成直流操作, 或者组合全波整流二极管与直流操作继电器等。
(3) 熔敷
在交流操作继电器上, 一般操作电源和负载电源为同一个, 为此而会引发故障。
大型灯光、各种设备的电源变压器、电机等接通电流时, 会流通冲击电流, 该电流为额定电流的数倍甚至数十倍。为此, 施加到继电器线圈的操作电压急剧下降, 发生偏离。由于偏离, 会造成短时间内反复开关, 有时会造成熔敷。
列举完上述故障, 人们会犹豫是否要使用继电器, 但是, 在零件、设备、装置方面, 没有不会发生故障的产品。
由于故障是相对于要求功能的脱离现象, 理解继电器的故障模式, 对设备装置采用安全设计, 这样才能满足最终使用者的要求。
· 没有流通规定的电流
尽管已施加额定电压, 但线圈电流却没有达到规定值, 这种情况下的故障主要是线圈断线(电流完全不流通, 或时断时续), 除此之外, 可能是交流操作全波整流二极管内置继电器的一部分二极管发生了打开故障。
线圈断线原因常见的有以下几种:
(1) 可能是超声波清洗印刷基板时的共振引起断线;
(2) 可能是盘的共振引起断线;
(3) 硝酸反应造成的线圈芯线的腐蚀断线;
(4) 电腐蚀引起的断线。
容易与故障混淆的是, 随着直流操作继电器的线圈温度升高而产生的电流减少(以23℃为基准, 每上升1℃减少约0.4%)、将防止反向连接的二极管内置继电器的极性弄错。
· 过负载电流流通
施加额定电压时, 造成过负载电流流通的原因可能有以下几个:
(1) 线圈芯线间的局部短路(层间短路) ;
(2) 浪涌吸收二极管等内置元件的短路;
(3) 交流操作继电器的动作不良。
下列现象容易与故障混淆:
· 有极性的继电器(内置浪涌吸收二极管等) 的极性错误。



· 不进行规定的动作
规定动作根据机型不同而稍有差异, 不能一概而论, 因此仅介绍一些明显事例。
· 昆虫类(蚂蚁、蟑螂等) 侵入继电器内部, 造成不动作。
· 得不到规定的导通
一般统称为接触不良, 可分为以下几类:
(1) 由接点消耗等引起的接点追随(接点随动) 及接点压力消失造成的接触不良(使用寿命)。
(2) 接点间夹杂异物(尘埃、成型粉、涂料类、线屑、绝缘护套、碳等)
(3) 输入侧的故障、输入输出之间的故障、输出侧切换接点的熔敷对其他极产生影响, 从而导致二次性接触不良。
接触不良分为两种情况: 一, 完全不导通的情况;二, 由于碳等在接点表面堆积, 虽然导通, 但可能会超过使用电路中规定的上限值。
· 绝缘不良
输入输出间的绝缘不良有下列情况:
(1)开关负载时,接点间发生的电弧放电被外部磁场或操作线圈产生的磁场扭曲, 到达线圈端子, 产生闪络。
(2)开关负载时接点间发生的电弧放电生成的碳或接点飞散粉末堆积, 造成绝缘动作或者耐受电压值下降。
(3) 由于施加直接雷电或感应雷电等浪涌电压, 造成闪络。
· 得不到规定的绝缘
一般可分为以下几类:
(1)开关负载时接点间发生的电弧放电生成的碳或接点消耗粉末堆积, 造成绝缘老化;
(2) 线屑等的侵入造成绝缘不良;
(3) 熔敷、粘着、摇摆等造成接点电路不打开;
(4) 输入侧的故障、输入输出间的故障等造成的二次性开路不良;
(5)移动、触须、支柱等化学性、物理性现象造成的绝缘老化。
●使用继电器时发生的现象
继电器在使用(或保管) 过程中会发生变化。这些都与故障不同, 可以认为是老化。这里介绍老化现象。使用过程中要预防故障或预测维护时间时, 可参考以下内容。另外, 继电器不是单独的, 在使用上具有特殊性, 在过于恶劣的环境中会发生异常。我们将对这一点进行介绍, 使用时请注意。
(1)使用或者保管过程中的老化现象
· 透明外壳颜色变黄
这是由于开关负载时发生电弧放电,产生臭氧(三个氧原子结合后的产物,用于除臭、杀菌等),与氮元素和水发生反应,生成硝酸。一般称作硝酸反应。
特别是对电弧连接时间较长的直流离合器、断路器进行开关时,不仅外壳变为黄色,还会腐蚀金属零件(铜生成颜色鲜艳的绿色硝酸铜、镀镍生成水色的硝酸镍)。对这些负载进行开关时,请在负载上连接浪涌吸收装置。
在这些负载的浪涌吸收装置中,电阻器较为有效。MMX型或G7X型在接点附近设置贯通孔,可降低臭氧浓度。 

 

· 外壳内部变为茶色
由于开关负载时发生电弧放电, 有机燃气(继电器的构成材料等产生的) 生成的碳、接点粉末在外壳内表飞散堆积, 发生变色。根据保护外壳内部发生的变色来判断维护时间的情况下, 因继电器的使用条件不同, 应根据使用者的经验进行判断。
· 外壳内部有水滴附着
在梅雨季节或台风季节会发生这种现象。
继电器用金属、塑料制作而成, 塑料含有一定程度的水分。线圈线的间隙等内也含有毛细管现象形成的水分。在继电器冷却时如果给线圈通电, 线圈的温度就会升高, 释放出这些水分。
但是, 在外壳温度上升之前, 释放出的水分在外壳的表面凝结为露水, 以水滴的形式附着。冬季开暖风空调时, 房间的窗玻璃上会附着水滴, 这两个现象的原理相同。
· 透明外壳的表面出现无数伤痕(颜色发白)
在透明外壳上会发生无数白色头发丝状的伤痕。透明外壳常用抗冲击力高的聚碳酸酯树脂制成, 但是这种树脂在汽油、氯酸等溶剂的蒸气中时, 会产生细小的裂纹, 看起来是白色的。
· 镀锌的颜色
有些继电器(MM、MK等) 的铁芯、磁轭、端子螺钉的表面交叉电镀了黄、绿、紫等各种颜色。这是锌铬酸防蚀铝电镀层。因此呈现出各种颜色, 是由于铬酸防蚀铝处理的厚度导致折射和反射。
· 镀锌的变色
镀锌的表面有时看起来像喷了一层白色的粉末。这种现象在海边更为常见, 这层白色粉末是由盐分和锌化合生成的氯化锌。
氯化锌易吸水, 如果揉搓就会变为糊状。
特别是在铁芯、铁片上进行镀锌的机型, 使用时由于产生的氯化锌会造成复位时间的延长和复位不良, 因此维护时请注意。
· 镀镍的变色
继电器中有的机型在铁芯、铁片、磁轭上进行了银色电镀。这是镀镍。
镀镍由于抗腐蚀性较好, 广泛应用于各个领域, 但是如果和硝酸发生反应, 就会生成鲜艳的水色硝酸镍。
这种现象特别是在开关直流负载的继电器内部可以见到, 这是上述硝酸反应的产物。
· 焊锡变为黑色焊锡与铅一样, 有银色的光泽, 但是有时可以发现它变成了黑色。
这是因为焊锡(锡和铅的合金) 中铅发生氧化, 生成了氧化铅。
· 银变为黑色
如果长时间放置继电器, 银接点可能会变成黑色。
这是由于大气中的硫化燃气和银发生反应, 生成硫化银。硫化银根据其厚度不同, 其颜色会发生以下变化:


硫化银虽然绝缘, 但是会被较低的电压破坏, 虽然开关继电器、阀门等负载时好像没有什么问题, 但如果是放大器输入信号等的电压, 由于不能遭受电压破坏, 因此选择机型时必须注意。
开关这样的负载时, 接点材质宜为包金、AgPd、PGS合金。
包金: 通常是在银或银合金的上面包上数微米到数十微米的金合金。
· 开关负载接点变黑
由于开关负载时电弧放电, 从有机燃气生成了碳(碳素)、炭化银及接点的飞散粉末。这种黑色主要由这些物质构成。
· 褐色生成物堆积在接点表面
如果接点的材质是AgPd、Pt等, 用继电器对不会发生电弧的负载进行开关时, 在接点的接触部位会附着褐色的粉末。这种现象称为“褐粉”, 是由于接点材质的触媒作用, 有机燃气被还原而生成的物质。
作为对策, 可动接点和固定接点可使用不同的材质。
 
 
 
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